利用CO_2制备脲类化合物的研究

【摘要】与一氧化碳类似，二氧化碳化学也是碳一化学的重要组成部分，利用适当的方式催化活化后，二氧化碳可作为起始原料用于有机合成，进而将二氧化碳转化为有机燃料、大宗基础化学品或者直接固定为高分子材料，这对于减缓温室效应具有重要的意义。脲类化合物是一类极为有用的重要精细化学品和化工原料，可广泛用作农业上的除草剂、杀虫剂、植物生长调节剂或医药领域中的重要中间体。目前以二氧化碳为原料只有在催化剂和脱水剂存在的情况下才能与胺类物质反应转化为脲。由于催化剂和脱水剂的存在，导致合成工业复杂化、产物不易提纯和生产成本提高。因此，开发以二氧化碳为原料合成脲类化合物的新型工艺成为目前研究的热点。基于上述分析，本论文采用新的制备工艺，在无催化剂条件下，以二氧化碳为原料与胺类物质反应制备了三种脲类衍生物，并分别研究了它们的最佳合成工艺，具体内容如下：以超临界二氧化碳和己二胺为原料在无催化剂的条件下合成了聚脲。通过红外光谱（FTIR）表征了聚脲的结构，利用热重分析法（TGA）研究了所得聚脲的热稳定性。并通过正交实验确定了反应的最佳工艺条件：反应温度为120℃，反应压力为8MPa，反应时间为8h，此条件下，己二胺转化为聚脲的转化率为89.0%。以二氧化碳和水合肼为原料，合成了聚羰基脲。通过红外光谱（FTIR）、核磁共振（13CNMR）等检测手段表征了聚羰基脲的结构，利用凝胶渗透色谱（GPC）确定了聚羰基脲的重均分子量，并且计算出了聚羰基脲的聚合度；研究了反应温度、反应时间、反应压力三者对水合肼的二氧化碳吸附量的影响，并且通过正交和优化实验得到了最佳吸附条件为：反应温度100℃，反应压力5MPa，反应时间5h，二氧化碳吸附量达到0.62左右。基于水合肼的高活性特点，在二氧化碳存在的情况下，以尿素和水合肼为原料合成了联二脲。通过红外光谱（FTIR）、核磁共振（1HNMR）等检测手段表征了联二脲的结构；通过热重（TG）、差示扫描量热（DSC）测试，对联二脲的热稳定性进行了研究；通过正交和优化实验得出了合成聚羰基脲的最佳反应条件为：反应温度为110℃，投料摩尔比（n（尿素）:n（水合肼））=2.5:1，反应时间为5h，反应压力为3MPa，此时，产率为87.0%。
【作者】袁团；
【导师】赵贵哲；
【作者基本信息】中北大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】二氧化碳；合成；聚脲；联二脲；

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